DE60023270T2 - Method and apparatus for controlling the absorption of a liquid sample through an absorbent layer - Google Patents
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Abstract
Description
Hintergrund der Erfindungbackground the invention
Feld der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf zu analysierende flüssige Proben und im speziellen auf die Steuerung der Absorption einer flüssigen Probe durch eine absorbierende Schicht, wodurch der Effekt von Hämatokrit reduziert wird.The The present invention relates to liquid samples to be analyzed and more particularly to controlling the absorption of a liquid sample through an absorbent layer, reducing the effect of hematocrit is reduced.
HintergrundinformationenBackground information
Teststreifen sind weit verbreitet erhältlich, um bequem Flüssigkeitsproben zu analysieren. Ein solcher Teststreifen besteht typischerweise aus einer oder mehreren Schicht/en eines absorbierenden Materials, welches chemische Reagenzien enthält. Trifft eine Flüssigkeitsprobe auf die Absorptionsschichten, reagieren die Reagenzien mit den entsprechenden Komponenten in der Testprobe. Um die Komponenten der Probe zu bestimmen, kann die Messung der daraufhin stattfindende Reaktion auf viele verschiedene Arten durchgeführt werden.test strips are widely available, for convenient liquid samples analyze. Such a test strip typically exists one or more layers of absorbent material, which contains chemical reagents. Meets a fluid sample on the absorption layers, the reagents react with the corresponding ones Components in the test sample. To determine the components of the sample, The measurement of the ensuing response to many different types are performed.
Für bestimmte Diabetespatienten ist es z.B. nützlich, die Glukosekonzentration in ihrem Blut zu überwachen. Ein Glukoseteststreifen kann eine absorbierende Schicht haben, die Reagenzien enthält, welche mit der in der Blutprobe befindlichen Glukose reagieren. Wenn ein Patient eine Blutprobe auf die absorbierende Schicht gibt, so reagiert das Reagenz mit der Glukose in der Probe. Wenn die Reaktion zu einer meßbaren Farbveränderung führt (was die absorbierende Schicht z.B. von farblos in dunkelblau verändert), dann kann die Reaktion gemessen werden und die Menge an produzierter Farbe steht in Beziehung zur Glukosekonzentration in der Blutprobe.For certain Diabetes patients are e.g. useful, monitor the glucose concentration in their blood. A glucose test strip may have an absorbent layer containing reagents which react with the glucose in the blood sample. When a Patient gives a blood sample on the absorbent layer, so reacts the reagent with the glucose in the sample. If the reaction to a measurable color change leads (what the absorbent layer e.g. changed from colorless to dark blue), then the reaction can be measured and the amount of produced Color is related to the glucose concentration in the blood sample.
Ein Patient wird typischerweise den Teststreifen mit einem separaten Gerät benutzen, das die chemische Reaktion in der Absorptionsschicht mißt und die Glukosekonzentration des Patienten anzeigt. Ein solches Gerät benutzt ein Reflexionsmeßgerät, welches das reflektierte Licht spezifischer Wellenlängen mißt, um dasjenige Licht zu erfassen, das von der Oberfläche der Absorptionsschicht reflektiert wird. Weil die chemische Reaktion einen Farbwechsel in der Absorptionsschicht bewirkt, kann das Reflexionsmeßgerät die Reaktion durch Detektion der Veränderungen des Lichts erfassen, welches von der Oberfläche der Absorptionsschicht reflektiert wird. Z.B. kann das Reflexionsmeßgerät, wenn die chemische Reaktion voranschreitet, eine Zunahme des durch die Absorptionsschicht reflektierten blauen Lichts messen. Die Reflexion von Licht kann somit dazu benutzt werden, um die chemische Reaktion zu überwachen und somit die Glukosekonzentration in der Blutprobe zu bestimmen.One Patient typically gets the test strip with a separate Use device, which measures the chemical reaction in the absorption layer and the Indicates glucose concentration of the patient. Such a device used a reflection meter, which Measures the reflected light of specific wavelengths to capture the light that from the surface the absorption layer is reflected. Because the chemical reaction causes a color change in the absorption layer, the reflection meter, the reaction by Detection of changes of the light which reflects from the surface of the absorption layer becomes. For example, Can the reflectance meter when the chemical reaction progresses, an increase of the reflected by the absorption layer blue light. The reflection of light can thus be used to monitor the chemical reaction and thus the glucose concentration in the blood sample.
Die Reflexionsmessungen können jedoch Schwankungen unterliegen, die zu inkonsistenten Ergebnissen führen. Ein Faktor ist das Volumen der Flüssigkeitsprobe, die auf die Absorptionsschicht gegeben wird. Wenn die Probe auf die Absorptionsschicht gegeben wird, sollte die Probe Idealerweise vollständig von der Schicht absorbiert werden. In der Praxis kann es jedoch sein, daß ein Übermaß an Probe appliziert wird, so daß die Absorptionsschicht übermäßig mit der Probe gesättigt wird. Als ein Resultat kann sich eine Schicht überschüssiger Probe auf der unteren Oberfläche der Absorptionsschicht sammeln, was bewirkt, daß die Oberfläche glänzend wird. Dieser Glanz, wet-through genannt, kann die Reflexion der Absorptionsschicht drastisch erhöhen, die Messung der Reaktion verzerren und dem Patienten irreführende Informationen liefern.The Reflection measurements can however, they are subject to fluctuations that lead to inconsistent results to lead. One factor is the volume of the liquid sample that is on the Absorption layer is given. When the sample is on the absorption layer Ideally, the sample should ideally be completely removed from the layer are absorbed. In practice, however, it may be that an excess of sample is applied, so that the Absorption layer over with the sample is saturated becomes. As a result, a layer of excess sample may be on the bottom surface of the absorption layer, causing the surface to be shiny. This shine, called wet-through, can dramatically alter the reflection of the absorption layer increase, the measurement of the reaction distort and the patient misleading information deliver.
Eine zweite Größe, die die Testergebnisse beeinflussen kann, ist der Hämatokrit des Patientenbluts, der ein Maß für die rela tive Menge von roten Blutkörperchen und Plasma in der Blutprobe ist. Da der Hämatokrit der Blutprobe eines Patienten variieren kann, kann auch die Absorption der Probe durch die Absorptionsschicht variieren, was zu hämatokritabhängigen Messungen der Glukosekonzentration des Patientenbluts führt.A second size, the The test results may affect the hematocrit of the patient's blood a measure of the rela tive Amount of red blood cells and plasma in the blood sample is. As the hematocrit of the blood sample of a Patients may vary, may also be the absorption of the sample through the absorption layer vary, leading to hematocrit-dependent measurements of glucose concentration of the patient's blood.
Deshalb ist es erforderlich, die Absorption einer Flüssigkeitsprobe durch eine absorbierende Schicht zu kontrollieren und den Hämatokriteffekt zu reduzieren. Die vorliegende Erfindung erfüllt diese Anforderungen und bietet zudem damit verbundene Vorzüge.Therefore It is necessary to absorb the absorption of a liquid sample by an absorbent Layer control and reduce the hematocrit effect. The present invention fulfills these requirements and also offers associated benefits.
Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention
Die
vorliegende Erfindung bietet ein Verfahren zur kontrollierten Absorption
einer Flüssigkeitsprobe durch
eine absorbierende Schicht
Die
vorliegende Erfindung bietet außerdem
ein System zur Durchführung
des Verfahrens der Erfindung. Das System besitzt eine Absorptionsschicht
Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings
Der Übersichtlichkeit halber sind die zugehörigen Zahlen der Bestandteile und Merkmale nachfolgend aufgeführt:The clarity half are the associated Number of components and characteristics listed below:
- 11
- Zweite Schicht (optional)Second Layer (optional)
- 22
-
Absorptionsschicht,
mit Applikationsfläche
2a und gegenüberliegend der Betrachtungsfläche2b .Absorption layer, with application area2a and opposite the viewing area2 B , - 33
-
Adhäsionsschicht
mit Loch
3c und innerer Oberfläche3d Adhesion layer with hole3c and inner surface3d - 44
-
Griff
mit Loch
4c und innerer Oberfläche4d Handle with hole4c and inner surface4d - 55
-
Adhäsionsschicht
mit Loch
5c und innerer Oberfläche5d Adhesion layer with hole5c and inner surface5d - 66
-
lichtdurchlässiges Fenster
mit Oberfläche
6a .translucent window with surface6a , - 77
- allgemeine Blickrichtunggeneral line of sight
Detaillierte Beschreibung der Erfindungdetailed Description of the invention
Die
vorliegende Erfindung bietet eine Methode und ein System zur Kontrolle
der Absorption einer Flüssigkeitsprobe
durch eine absorbierende Schicht. Wird eine flüssige Probe auf die Applikationsfläche
Die Absorption der Flüssigkeitsprobe bewirkt im Vergleich zum Umgebungsluftdruck einen leichten Anstieg des Drucks innerhalb des Luftspalts. Dieser Druckanstieg kann durch die Abnahme des effektiven Volumens des Luftspalts erklärt werden, da die Flüssigkeit, die durch die Schicht absorbiert wird, die Luft innerhalb der Schicht verdrängt. Weil der Luftspalt keine Möglichkeit für die verdrängte Luft aufweist, zu entweichen, beugt der Luftspalt effektiv der Absorption weiterer Probe durch die Absorptionsschicht vor.The Absorption of the liquid sample causes a slight increase compared to the ambient air pressure the pressure within the air gap. This pressure increase can by the decrease in the effective volume of the air gap can be explained because the liquid, which is absorbed by the layer, the air within the layer repressed. Because the air gap no way for the displaced Air has to escape, the air gap effectively prevents absorption further sample through the absorption layer before.
Aufgrund
des Luftspalts wird durch die Absorptionsschicht keine überschüssige Probe
absorbierte sie kann sich aber auf der Applikationsfläche
„Flüsigkeitsproben", die mit der Erfindung verwendet werden können, umfassen jegliche Flüssigkeit, die einen zu messenden Analyt enthalten, z.B. Blut, Serum oder Plasma. Der Begriff umfaßt ebenfalls andere „menschliche Körperflüssigkeiten", wie Schweiß, Tränen, Speichel, Sperma, Gehirn-Rückenmarks-flüssigkeit, Sputum, Urin, Zervixschleim oder Abstriche. Weiter umfaßt der Begriff Lebensmittel, Umwelt- oder Industrieproben, je abhängig von der erforderlichen Anwendung des Gegenstands, aber mit Voraussetzung, daß er flüssig ist und einen Analyt zur Messung enthält."Liquid samples" which may be used with the invention include any liquid containing an analyte to be measured, eg blood, serum or plasma "Human bodily fluids" such as sweat, tears, saliva, sperm, cerebrospinal fluid, sputum, urine, cervical mucus or smears, but also includes food, environmental or industrial samples, depending on the required application of the article Prerequisite that it is liquid and contains an analyte for measurement.
Die Flüssigkeitsprobe kann auf spezifische, interessierende „Analyte" untersucht werden, welche jeglicher Substanz sein können, die bezüglich ihrer Konzentration detektiert und quantifiziert werden sollen. Der Analyt kann z.B. sein Glukose, Fruktose oder andere Zucker, oder auch Cholesterol, Ketone, Lipide, Harnsäure oder spezifische Aminosäuren, z.B. Phenylalanin. Der Analyt kann auch aus Proteinen bestehen, z.B. Amylase, Kreatinkinase oder Alaninaminotransferase. Desweiteren können auch glykosilierte Proteine verwendet werden, z.B. glykosilierte Serum- oder Plasmaproteine, meßbar durch Fruktosamin, oder glykosiliertes Protein roter Blutkörperchen, was gemessen wird an glykosiliertem Hämoglobin, speziell Glykohämoglobin HbA1C. Andere Analyte sind in U.S. Patent Nr. 5,597,532 beschrieben.The fluid sample may be assayed for specific "analytes of interest" which may be any substance to be detected and quantified in terms of their concentration, for example, glucose, fructose or other sugars, or cholesterol, ketones, lipids, uric acid or specific amino acids, eg phenylalanine The analyte may also consist of proteins, eg amylase, creatine kinase or alanine aminotransferase Furthermore, glycosylated proteins may also be used, eg glycosylated serum or plasma proteins, measurable by fructosamine, or glycated red blood cell protein, which is measured glycated hemoglobin, specifically glycohemoglobin Hb A1C . Other analytes are described in US Patent No. 5,597,532.
Die „Absorptionsschicht" kann aus jeglichem Material bestehen, das in trockenem Zustand für Gas permeabel und für Flüssigkeiten absorptionsfähig ist, jedoch relativ weniger durchlässig für Gas in einem ganz oder teilweise mit Flüssigkeit gesättigten Zustand. Eine spezielle Absorptionsschicht ist BIODYNE A, eine Nylonmembran mit 0,65 μm Porengröße (Pall Corp.; East Hills, New York). Die Absorptionsschicht kann ein Reagens enthalten, das die Anwesenheit eines Analyts anzeigt, z.B. Glukose oder Fruktosamin. Typische Absorptionsschichten sind im U.S. Patent Nr. 5,470,752, U.S. Patent Nr. 5,597,532 und U.S. Patent Nr. 5,695,949 beschrieben.The "absorption layer" can be made of any Material that is permeable to gas in the dry state and for liquids absorptionsfähig is, however, relatively less permeable to gas in whole or in part with liquid saturated Status. A special absorption layer is BIODYNE A, a nylon membrane with 0.65 μm Pore size (Pall Corp .; East Hills, New York). The absorption layer may be a reagent which indicates the presence of an analyte, e.g. glucose or fructosamine. Typical absorption layers are disclosed in U.S. Pat. patent No. 5,470,752, U.S. Pat. U.S. Pat. No. 5,597,532 and U.S. Pat. Patent No. 5,695,949.
Eine besonders nützliche Absorptionsschicht enthält ein Reagens, das mit Glukose in der Flüssigkeitsprobe reagiert, z.B. ein Glukoseoxidase/Meerrettichperoxidase-System (Toyboyo Inc; Tokio, Japan). Ein weiteres nützliches System, um mit Glukose zu reagieren, ist N-Ethyl-N-2-Hydroxy-3-Sulfopropyl-3,5-Dimethylanilin (MAOS) (Dojindo Laboratories; Kumamoto, Japan) und N-Ethyl-N-(2-Hydroxy-3-Sulfopropyl)-m-Toluidin (TOOS). Andere Reagenzien schließen die Kombination von 4-Aminoantipyren und Chromotropsäure (AAP-CTA) und die Kombination von 3-Methyl-2-Benzothiazolin Hydrazone Hydrochlorid (MBTH) und entweder 3-Dimethylaminobenzolsäre (DMAB) oder 8-Anilo-1-Naphtalensulfonat (ANS) ein.A especially useful Contains absorption layer a reagent that reacts with glucose in the fluid sample, e.g. a glucose oxidase / horseradish peroxidase system (Toyboyo Inc., Tokyo, Japan). Another useful System for reacting with glucose is N-ethyl-N-2-hydroxy-3-sulfopropyl-3,5-dimethylaniline (MAOS) (Dojindo Laboratories, Kumamoto, Japan) and N-ethyl-N- (2-hydroxy-3-sulfopropyl) -m-toluidine (TOOS). Close other reagents the combination of 4-aminoantipyrene and chromotropic acid (AAP-CTA) and the combination of 3-methyl-2-benzothiazoline hydrazone hydrochloride (MBTH) and either 3-dimethylaminobenzenes (DMAB) or 8-anilo-1-naphthalenesulfonate (ANS).
Die
Absorptionsschicht kann auf einem Griff
Der
Griff
Der
Teststreifen hat außerdem
ein lichtdurchlässiges
Fenster
Da
die Flüssigkeitsprobe
wärmer
oder kälter
als die Umgebungstemperatur bei der Oberfläche des Fensters
Auf
diese Weise, wie in
Zu
dem System können
zusätzliche
Schichten hinzugefügt
werden, z.B. eine zweite Schicht
BeispieleExamples
I. Konstruktion eines Testreifens mit LuftspaltI. Construction of a Test tire with air gap
Um
die Ausführung
der Teststreifen mit und ohne das besondere Merkmal des Luftspalts
zu vergleichen, sind drei Modelle für die Teststreifen montiert
worden: Modell A mit und Modell B und C ohne Luftspalt. Jedes der
Modelle hatte einen festen Polyestergriff
Modell
A, mit dem Merkmal Luftspalt, besaß ebenfalls ein lichtdurchlässiges Fenster
Modell
B besaß eine
hydrophile, 0,0635 cm dicke zweite Schicht
Modell
C besaß eine
zweite Schicht
II. Präparation der Testproben und MessmethodenII. Preparation of test samples and measurement methods
Vollständige Blutproben, mit Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) als einem Blutgerinnungshemmer (Antikoagulant) behandelt, wurden derart vorbereitet, daß die Proben sich auf einen Wert kleiner als 50 mg/dl umwandeln lassen, um sie dann mit einer konzentrierten Glukoselösung aufzufüllen. Die Endkonzentration von Glukose in der Probe wurde mit einem YSI Stat-2300 Glucose Ana lyzer (Yellow Springs Instruments Inc., Yellow Springs, Ohio) überprüft.Complete blood tests, with ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) treated as a anticoagulant, were prepared in such a way that the Samples can be converted to a value less than 50 mg / dl, to then fill with a concentrated glucose solution. The final concentration Glucose in the sample was analyzed using a YSI Stat-2300 glucose analyzer (Yellow Springs Instruments Inc., Yellow Springs, Ohio).
Anschließend wurde
die Probe auf einen Teststreifen gebracht und in ein Gerät eingeführt, das
ein Reflexionsmeßgerät enthielt.
Eine lichtemittierende Diode (LED) in dem Gerät strahlte Licht der Wellenlänge 635 nm
in Richtung der Betrachtungsoberfläche der Absorptionsschicht
III. Verbesserung der Konsistenz der Messungen durch die Benutzung eines LuftspaltsIII. Improvement of Consistency of measurements through the use of an air gap
Das folgende Beispiel zeigt, daß die Teststreifen mit dem Merkmal Luftspalt mehr konsistente Messungen hervorbringen als diejenigen ohne Luftspalt.The The following example shows that the Test strips with the feature air gap more consistent measurements produce as those without air gap.
Blutproben mit einem auf 40% eingestellten Hämatokrit wurden bei 5 unterschiedlichen Glukosekonzentrationen präpariert: ca. 50, 100, 200, 350 und 500 mg/dl. Die Konzentrationen wurden später durch den YSI Stat-2300 Glucose Analyzer überprüft. Proben von je 15 μl wurden auf je 16 Streifen der drei Modelle gebracht und dann gemessen, indem das unter Beispiel II. beschrie bene Gerät verwendet wurde. Die Ergebnisse lauteten hinsichtlich des prozentualen Abweichungskoeffizienten (% CV = Standardabweichung/Mittel-wert) wie folgt:blood samples with a hematocrit adjusted to 40% were at 5 different Glucose concentrations prepared: about 50, 100, 200, 350 and 500 mg / dl. The concentrations were later checked by the YSI Stat-2300 Glucose Analyzer. 15 μl samples were taken brought on every 16 strips of the three models and then measured by using the device described under Example II. The results were in terms of the percentage deviation coefficient (% CV = standard deviation / mean) as follows:
sDiese Ergebnisse zeigen, daß das Modell A (mit dem Merkmal Luftspalt) eine signifikant geringere Abweichung aufweist als die Modelle B und C (beide ohne Luftspalt), was letztendlich zu konsistenteren Messungen führt.sDiese Results show that Model A (with the characteristic air gap) a significantly smaller deviation has as the models B and C (both without air gap), which ultimately leads to more consistent measurements.
IV. Reduzierte Volumenabhängigkeit durch die Benutzung des LuftspaltsIV. Reduced volume dependency through the use of the air gap
Wie oben diskutiert kann es passieren, daß die gemessene Glukosekonzentration aufgrund des wet-through Effekts in Abhängigkeit vom Probenvolumen, was auf den Streifen aufgebracht wurde, variieren kann. Das nachfolgende Beispiel zeigt, daß die Messungen von Teststreifen mit Luftspalt seltener Schwankungen unterliegen, die auf ein schwankendes Volumen zurückgeführt werden können.As As discussed above, it can happen that the measured glucose concentration due to the wet-through effect as a function of the sample volume, what was applied to the strip may vary. The following Example shows that the Measurements of test strips with an air gap are subject to less frequent fluctuations, which can be attributed to a fluctuating volume.
Wie in Beispiel III. wurden Blutproben mit ca. 100, 300 und 500 mg/dl präpariert. Proben von 3,5, 4, 5, 10, 15, 20, 30 und 40 μl wurden von jeder dieser Konzentrationen auf je 4 Streifen der Modelle A und B gebracht und dann gemessen, indem das unter Beispiel II. beschriebene Gerät verwendet wurde.As in Example III. were blood samples at about 100, 300 and 500 mg / dl prepared. Samples of 3.5, 4, 5, 10, 15, 20, 30 and 40 μl were from each of these concentrations taken on 4 strips of models A and B and then measured, by using the device described in Example II.
Die
Ergebnisse sind in
Hierdurch ist gezeigt, daß es weniger wahrscheinlich ist, daß die mit Modell A (mit Luftspalt) gemessene Konzentration durch das Probenvolumen beeinflußt wird als die mit Modell B gemessene.hereby it is shown that it less likely is that with model A (with air gap) measured concentration by the sample volume affected is measured as the model B measured.
V. Verbesserte Hämatokrit-Unabhängigkeit durch die Benutzung des LuftspaltsV. Improved hematocrit independence through the use of the air gap
Die Messungen der Glukosekonzentration kann auch in Abhängigkeit des Hämatokrit variieren, der ein Verhältnis der relativen Menge von roten Blutkörperchen und Plasma in einer Blutprobe ist. Das nachfolgende Beispiel zeigt, daß die Ergebnisse, die mittels Testreifen mit Luftspalt gewonnen wurden, weniger durch den Hämatokrit der Blutprobe beeinflußt werden als diejenigen, die mittels Testreifen ohne Luftspalt erhalten worden sind.The measurements of glucose concentration may also vary depending on the hematocrit, the one Ratio of the relative amount of red blood cells and plasma in a blood sample. The following example shows that the results obtained using air-gap test tires are less affected by the hematocrit of the blood sample than those obtained using non-air-gap test tires.
Wie im Beispiel III. beschrieben, wurden Blutproben mit ca. 100, 200 und 400 mg/dl präpariert, die einen Hämatokrit von 0 (Plasma), 20, 30, 40, 50, 60 und 80% besaßen. Hierbei repräsentiert 80% den Hämatokrit einer Probe, die für 30 min bei 5000 rpm zentrifugiert wurde und kein Plasma mehr enthält. Ein Probevolumen von je 15 μl wurde auf je 8 Streifen der Modelle A und B aufgetragen und es wurde das Gerät verwendet, was in Beispiel II. beschrieben wurde.As in Example III. described, were blood samples with about 100, 200 and 400 mg / dl prepared, the one hematocrit of 0 (plasma), 20, 30, 40, 50, 60 and 80%. This represents 80% hematocrit a sample for Was centrifuged for 30 min at 5000 rpm and no longer contains plasma. One Sample volume of 15 μl each was applied to 8 strips of models A and B and it was the device used, which was described in Example II.
Diese
Ergebnisse, siehe
Hieraus ist ersichtlich, daß die Messungen, bei denen das Modell A (dasjenige Modell mit dem Merkmal Luftspalt) verwendet wurde, weniger hämatokritabhängig sind als das Modell B, welches keinen Luftspalt aufweist.From this it can be seen that the Measurements in which the model A (that model with the feature Air gap) are less hematocrit-dependent than model B, which has no air gap.
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